拱泥機器人的控制系統(tǒng)及路徑規(guī)劃研究.pdf

1、文中概述了與本課題相關的國內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀.綜述了移動機器人智能控制理論的發(fā)展、智能控制的方法和國內(nèi)外研究狀況,評述了移動機器人路徑規(guī)劃的基本方法、研究和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀.對拱泥機器人運動學和動力學進行了研究.本文針對拱泥機器人蠕動爬行的特點,建立了拱泥機器人的三維運動學模型,并進行了仿真驗證.分析了拱泥機器人在水下泥土環(huán)境中受力情況,在此基礎上采用Routh方程建立了拱泥機器人蠕動爬行機構分解子運動的動力學方程.根據(jù)拱泥機器人工作環(huán)境

2、具有很強不確定性的特點,本文將傳統(tǒng)PID控制與神經(jīng)網(wǎng)絡相結合,設計了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應PID控制器,該控制器通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡在線自動整定PID參數(shù),使拱泥機器人具有一定的自適應能力.通過對拱泥機器人頭部的受力分析,建立了頭部轉動自由度的神經(jīng)網(wǎng)絡模型,用來提供BP神經(jīng)網(wǎng)絡學習時所需要的梯度信息.研究了拱泥機器人的路徑規(guī)劃方法.設計了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的實時局部路徑規(guī)劃器.拱泥機器人的路徑規(guī)劃策略是首先進行離線全局規(guī)劃,然后,在拱泥

3、機器人行走時,實時局部路徑規(guī)劃器在全局規(guī)劃的基礎上,根據(jù)傳感器獲得的實時環(huán)境信息進行在線規(guī)劃,實時調整規(guī)劃的路徑,確定當前的局部子目標,使拱泥機器人最終完成攻打千斤洞的任務.設計并實現(xiàn)了拱泥機器人樣機的控制系統(tǒng).根據(jù)拱泥機器人的機械結構特點和特定的作業(yè)環(huán)境,采用上、下位機兩級控制的方案,上位機為PC機,負責拱泥機器人規(guī)劃工作,下位機為AT90S4433單片機,上下位機之間采用串口進行通訊.建立了拱泥機器人的室內(nèi)實驗平臺,進行了拱泥機器人